Edge-Gateways, Bild: HMS

Edge-Gateways verbinden die Fertigungsebene (OT- Operational Technology) mit der Unternehmens-IT (IT - Information Technology). Bild: HMS

Im Zeitalter von Industrie 4.0 wird die Kommunikationsschnittstelle immer mehr zur Schlüsselfunktion. Datenvolumen und -geschwindigkeit steigen rasant und Security spielt eine immer wichtigere Rolle.

Zukunftsfähige Automatisierungskomponenten müssen heute sowohl die bewährten industriellen Feldbus- und Industrial-Ethernet-Netzwerke für die Prozessdatenübertragung als auch die TCP/IP-basierten Protokolle der IT-Technik unterstützen. Außerdem werden für die Industrie wireless Netzwerke wie Bluetooth und WLAN zunehmend interessanter. Als ob das nicht schon genug wäre, rücken mit OPC UA und TSN (Time Sensitive Network) weitere Kommunikationsstandards in den Fokus. Auch wenn die für den Anwender nutzbaren Funktionen der einzelnen Bussysteme meist ähnlich sind, haben die Busprotokolle im Detail wenig gemeinsam. Nach wie vor ist kein einheitlicher Standard in Sicht. Umso wichtiger sind flexible Kommunikationslösungen in Form von Multiprotokollschnittstellen für Automatisierungsgeräte und Maschinen.

Feldbusse und Industrial Ethernet ergänzen sich

Stand heute gibt es über 50 verschiedene Feldbusse und rund 20 unterschiedliche Industrial-Ethernet-Protokolle, die sich hinsichtlich ihrer technischen Funktionen, Einsatzgebiete und Anwendungshäufigkeit grundsätzlich voneinander unterscheiden. Die Auswahl richtet sich meist nach dem in der Anlage eingesetzten Steuerungshersteller, der geografischen Region, den funktionalen Anforderungen in puncto Geschwindigkeit und Netzwerkausdehnung sowie der Verfügbarkeit geeigneter Feldgeräte.

HMS Industrial Networks entwickelt seit über 25 Jahren Schnittstellen für die industrielle Kommunikation und hat die Entwicklungsgeschichte der Feldbus- und Industrial-Ethernet-Systeme hautnah miterlebt. Nach Einschätzung des Kommunikationsexperten werden 58 Prozent der neuen industriellen Netzwerke auch 2016 noch auf der Basis bewährter Feldbusse realisiert. Denn Profibus und Co. sind bewährt, stabil und zuverlässig. HMS schätzt die jährlich Wachstumsrate für Feldbusse 2016 auf circa sieben Prozent. Gegenüber den Vorjahren hat sich das Wachstum bei den Feldbussystemen jedoch merklich verlangsamt.

Bei Industrial Ethernet sind seit rund vier Jahren große Zuwächse zu beobachten. HMS schätzt das jährliche Wachstum von Industrial Ethernet auf etwa 20 Prozent und den Marktanteil insgesamt auf 38 Prozent. Industrial Ethernet hat sich in Branchen mit kurzen Innovationszyklen wie beispielsweise der Automobilindustrie bereits etabliert und ist für den Bereich Motion Control sowie für Anwendungen mit großen Datenmengen prädestiniert. Bei neuen Anlagen ist Industrial Ethernet die bevorzugte Technologie für die industrielle Kommunikation. Wie bei den Feldbussen ist auch bei Industrial Ethernet kein einheitlicher Standard in Sicht.

Multiprotokollschnittstellen Anybus Compactcom von HMS Industrial Networks, Bild: HMS
Die Multiprotokollschnittstellen Anybus Compactcom von HMS Industrial Networks gibt es als einbaufertige Kommunikationsmodule, als teilintegrierte Bricks und als Multinetzwerkchip. Bild: HMS

Im Umfeld von Industrie 4.0 und dem industriellen Internet der Dinge entstehen neue Maschinen- und Bedienkonzepte, bei denen die Wireless-Technologien die Grundlage für den drahtlosen Zugang in das Automatisierungssystem und zu den verdrahteten Komponenten im industriellen Netzwerk darstellen. Damit mausern sich Wireless-Netzwerke von einer Sonderlösung für mobile oder rotierende Anwendungen zu einer Basistechnologie in den Bereichen Datenerfassung, Alarmieren, Bedienen und Beobachten sowie für die vorbeugende Maschinenwartung. Aktuelle Schlagworte sind „Bring Your Own Device“ und „Machine Health“.

Flexible Kommunikationslösungen sind gefragt

Hersteller von Automatisierungsgeräten sind angesichts der großen Vielfalt bei den industriellen Netzwerken gut beraten, wenn sie ihre Geräte mit möglichst flexiblen Kommunikationsschnittstellen ausrüsten. Mit der richtigen Implementierungsstrategie können viel Zeit und Geld gespart werden. Nicht immer ist eine Eigenentwicklung der Kommunikationsanschaltung die kostengünstigste Variante, denn die reinen Bauelementekosten sind nur die Spitze des Eisbergs. Einbaufertige Kommunikationsmodule wie die Anybus-Module von HMS können in einigen Fällen eine Alternative darstellen.

Als noch niemand an Industrie 4.0 dachte

Als das Unternehmen vor über 25 Jahren die Anybus-Technologie erfand, dachte noch niemand an Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things. Die aktuelle Entwicklung macht deutlich, dass das Anybus-Konzept nach wie vor aktuell ist. Da ein einheitlicher Kommunikationsstandard für die industrielle Kommunikation nicht in Sicht ist, werden auch zukünftig verschiedene Feldbusse, Industrial-Ethernet- und Wireless-Kommunikationsprotokolle in Abhängigkeit des bevorzugten Steuerungsherstellers und des geografischen Einsatzortes in der industriellen Produktion zum Einsatz kommen.

Multiprotokoll-Anschaltungen machen Automatisierungsgeräte zu Kommunikationstalenten und schaffen die Voraussetzung für eine durchgängige Vernetzung. Aus Sicht von HMS ist außerdem ein steigender Bedarf nach Gateways für die Übergänge zwischen den verschiedenen Netzwerken zu erwarten. Zu den klassischen Gateways für die Kopplung zweier industrieller Netzwerke werden auch mehr und mehr sogenannte Edge-Gateways zum Einsatz kommen, um die Unternehmens-IT mit der Fertigungsebene zu verbinden, was zentraler Bestandteil von Industrie 4.0 ist. jl

Die Zahlen im Überblick

Feldbus: 58 Prozent

  • Profibus: 17 Prozent
  • Modbus: 7 Prozent
  • CC-Link: 6 Prozent
  • Devicenet: 5 Prozent
  • Can/Canopen: 5 Prozent
  • AS-i: 3 Prozent
  • Sonstige Feldbusse: 15 Prozent

Industrial Ethernet: 38 Prozent

  • Ethernet/IP: 9 Prozent
  • Profinet: 8 Prozent
  • Ethercat: 6 Prozent
  • Modbus-TCP: 4 Prozent
  • Powerlink: 3 Prozent
  • Sonstige Ethernet: 8 Prozent

Wireless: 4 Prozent

  • Wlan: 2 Prozent
  • Bluetooth: 1 Prozent
  • Sonstige Wireless: 1 Prozent

Die Einschätzungen für die Marktanteile 2016 beruhen auf den jährlich etwa 500.000 verkauften Kommunikationsschnittstellen, eigenen Einschätzungen durch HMS und der Auswertung verschiedener Marktstudien.